胡永剛

摘 要：在進行地面廣播電視臺站建設和網(wǎng)絡規(guī)劃時，需對場強分布進行預測以評估覆蓋效果。采用瑞譜（WRAP）無線電網(wǎng)絡規(guī)劃軟件對鶴壁市廣播電視中心發(fā)射塔場強分布進行了仿真研究，結合實際天線方向特性參數(shù)和地形地物數(shù)據(jù)庫，選擇ITU-R P.1546傳播模型進行了場強覆蓋計算，將抽象的無線電波傳播直觀地在電子地圖上顯示出來，實現(xiàn)了鶴壁地區(qū)廣播電視臺站的場強覆蓋預測。

關鍵詞：廣播電視 WRAP軟件 場強覆蓋

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（a）-0077-02

隨著計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術與地理信息技術的進步，在我國“三網(wǎng)融合”及“村村通”工程的持續(xù)推進下，廣播電視行業(yè)發(fā)展迅猛[1]。廣播電視在網(wǎng)絡規(guī)劃管理方面得到進一步加強，覆蓋范圍得到擴大，農(nóng)村地區(qū)的廣播電視節(jié)目播出效果得到明顯的改善。覆蓋場強預測是廣播電視網(wǎng)絡規(guī)劃與管理中的一種重要手段，通過場強覆蓋預測了解自身區(qū)域的覆蓋情況，并通過對實際場強測量的研究進行技術的監(jiān)管和完善[2]。

由于各個廣播電視發(fā)射臺所處地理環(huán)境、天線架設高度和性能參數(shù)、饋線損耗、發(fā)射功率等因素的不同，很難對電視發(fā)射天線的服務半徑做出統(tǒng)一的規(guī)定。到底能覆蓋多大范圍，必須在天線建成后做認真細致的覆蓋場強收測，并繪制成覆蓋場強圖，以檢驗電視發(fā)射天線系統(tǒng)技術性能是否達到設計要求。若能結合無線電波傳播模型和地形地貌數(shù)據(jù)進行精確場強預測計算，可在網(wǎng)絡規(guī)劃及工程設計之初，對廣播電視臺臺站的建設起到較好的指導性作用[3，4]。

1 電波傳播場強覆蓋預測模型

廣播電視發(fā)射頻段主要使用的是米波和分米波波段，無線電波的主要傳播方式是空間波視距傳播。然而，在實際的傳播路徑中，該波容易受到地形地物的影響，如山峰、湖泊、森林等。另外，電波散射繞射、多徑傳播、多普勒效應等各種各樣的因素使得電波場強變化極為復雜，給廣播電視無線發(fā)射場強覆蓋的預測帶來諸多不便。

為了預測電波的傳播情況，已經(jīng)存在的傳播模型大致可分為兩大類。

1.1 數(shù)學推導加經(jīng)驗公式修正

當電波傳播路徑中的障礙物近似為形狀規(guī)則的刃峰、光滑圓柱時，可以用數(shù)學推導的方法得到電波損耗的近似解。在實際傳播路徑上，障礙物的形狀比較復雜，但是可以用上述的簡單形狀進行組合和近似，從而得出整個傳播路徑上的近似解。這類模型的計算需要有詳細的地形地貌數(shù)據(jù)，運算復雜，但是一般場強的計算結果比較準確。

1.2 經(jīng)驗數(shù)據(jù)加參數(shù)修正

這類模型曲線由大量的實測數(shù)據(jù)總結得到，再與其他可能影響到場強值的因素結合并做出適當調整。典型的模型有日本的Okumura-Hata方法、ITU-R P.370建議書方案等。由這類模型得到場強數(shù)據(jù)結果比較穩(wěn)定，但是只適用于有限的地形。如遇到其他的地形地貌，則會失去原有的精度。

另外，把以前米波和分米波段上用于廣播和通訊傳播的模型進行融合，將1～15 km的廣播電波預測方法與通訊電波預測方法進行對照研究，最后得到了ITU-R P.1546模型。比較于其他模型，它的頻率適用范圍更大，近距離電波預測的適用范圍更寬，更適用于開闊和低起伏的丘陵地區(qū)廣播電視場強預測。

2 基于WRAP軟件的鶴壁市廣播電視中心發(fā)射塔場強覆蓋預測

國內使用較多的頻率規(guī)劃和覆蓋預測軟件有德國L&S公司的CHIRplusBC（FM/TV broadcast）專業(yè)規(guī)劃軟件、法國ATDI覆蓋仿真軟件、瑞典WRAP頻率規(guī)劃管理軟件和中國國家測繪局測繪研究院自主開發(fā)的頻率覆蓋規(guī)劃軟件。目前來說，能夠支持中國地面廣播電視標準的計算軟件有WRAP軟件和測繪研究院開發(fā)的軟件。其中，瑞譜（WRAP）軟件由瑞典薩博集團瑞譜國際公司（原薩博集團薩博通信SAAB Communication）開發(fā)完成，是一款高效頻譜管理及無線電網(wǎng)絡規(guī)劃的專業(yè)軟件，已廣泛應用于無線電管理、民用航空、廣播電視、移動通信等多個領域。瑞譜軟件將傳統(tǒng)的無線電波傳播計算與地理信息系統(tǒng)結合在一起，并集成多種電波傳播模型，使得計算精度大大地提高。

覆蓋范圍（Coverage）計算工具是瑞譜（WRAP）軟件系統(tǒng)中使用較多的工具。在WRAP軟件中創(chuàng)建天線參數(shù)、發(fā)射機參數(shù)和接收機參數(shù)，在河南省鶴壁市搭建廣播電視臺站，利用鶴壁地區(qū)的電子地圖，使用WRAP軟件進行電視臺站的傳播場強預測。系統(tǒng)會根據(jù)輸入的發(fā)射臺經(jīng)緯度信息自動計算并生成相應的海拔高度。鶴壁市廣播電視中心發(fā)射塔高220 m，發(fā)射天線采用四層四面偶極板，方向性圖如圖1和圖2所示，天線最大增益為11.2 dB。輸入發(fā)射機工作頻率562 MHz，輸出功率10 kW。在覆蓋范圍計算對話框中，選擇計算場強，勾選概率項并設定為90%，表示覆蓋范圍是信號覆蓋可能性為90%的區(qū)域。移動臺高度填入需要計算的覆蓋高度，此處選擇2 m。選擇下行鏈路表示計算發(fā)射臺發(fā)射信號能覆蓋的范圍，使用地形最佳分辨率，傳播模型選擇ITU-R P.1546。點擊確定后開始計算信號場強的覆蓋，預測結果如圖3所示。經(jīng)過以上覆蓋效果的計算機仿真分析后，從場強預測結果可以看出，在該頻道上，電視廣播最小可用場強30 dBuV/m以上的區(qū)域，覆蓋鶴壁全市及周邊安陽、濮陽、新鄉(xiāng)等3個市部分地區(qū)。

3 結語

使用WRAP軟件來分析預測一個地區(qū)的地面廣播電視的場強覆蓋情況，對實際的特高頻臺站建設和頻率規(guī)劃起著重要作用。它可以使抽象的無線電傳播直觀地在地圖上表現(xiàn)出來，通過模擬特高頻覆蓋范圍來選擇建站地點，可以避免由于建臺位置不合理而帶來的資源浪費。值得一提的是，計算機仿真分析還是基于理論和經(jīng)驗模型的計算，要得到實際的服務半徑的場強值，還需通過實地進行場強測試驗證。但是基于WRAP的計算機場強覆蓋仿真分析方法，在無線電管理與無線網(wǎng)絡規(guī)劃中具有較高的參考價值。

參考文獻

[1] 許曉強.廣播電視無線發(fā)射技術應用優(yōu)勢及創(chuàng)新[J].西部廣播電視，2016（3）：234.

[2] 徐紅英.廣播電視無線覆蓋場強預測研究[J].電子技術與軟件工程，2014（14）：21.

[3] 楊思博.利用WRAP軟件計算甚高頻覆蓋范圍[J].信息通信，2013（7）：25-26.

[4] 夏治平，張小苗，楊勍，等.河北省中央節(jié)目地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)優(yōu)化研究[J].電視技術，2015，39（22）：108-111.